近日，西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院邵金友教授課題組，發(fā)明的固態(tài)電解質(zhì)填充技術(shù)，改變了人們對固態(tài)超級電容器機(jī)械柔性和電學(xué)特性的認(rèn)知，對任意多孔電極材料均具有普適性，將對全固態(tài)柔性超級電容領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，該研究成果于《自然•通訊》在線發(fā)表。

該研究揭示了固態(tài)超級電容器的力學(xué)和電學(xué)特性對固態(tài)電解質(zhì)填充的依賴關(guān)系，提出了一種全新的固態(tài)電解質(zhì)填充技術(shù)，使固態(tài)電解質(zhì)對多孔電極(如碳納米管多孔電極，及其導(dǎo)電聚合物的復(fù)合電極材料)的有效填充深度達(dá)到500μm以上，電容可隨電極厚度近似等比例增加而不再出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，其電容值比傳統(tǒng)方法制造超級電容提高了45倍，達(dá)到2600mF/cm2量級，比目前國際同行報(bào)道的最大值高出5倍以上;新的填充技術(shù)同時(shí)賦予了柔性超級電器優(yōu)秀的機(jī)械穩(wěn)定性和電學(xué)穩(wěn)定性，循環(huán)彎曲5000次、充放電10000次后電容值保持95%以上。

全固態(tài)柔性超級電容器是一種典型的柔性電源，具有輕質(zhì)、無漏液、安全、可彎折的特點(diǎn)，是構(gòu)成柔性電子系統(tǒng)、可穿戴電子設(shè)備的關(guān)鍵部件。然而學(xué)術(shù)界一直認(rèn)為固態(tài)超級電容器的電學(xué)/力學(xué)性能會(huì)隨電極厚度的增加而迅速飽和/衰減，大厚度電極也因此被認(rèn)為是固態(tài)超級電容器的禁區(qū)，其常用的電極厚度多為亞微米到數(shù)微米厚度，遠(yuǎn)小于商用電極對厚度的需求(100μm-150μm)，限制了全固態(tài)柔性超級電容器的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

西交大邵金友教授課題組長期致力于以微納米尺度流體流變?yōu)橹饕夹g(shù)特征的微納制造工藝、裝備和器件開發(fā)方面的研究工作，獲得國家自然科學(xué)基金“納米制造的基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃集成項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大項(xiàng)目的支持，在電驅(qū)動(dòng)納米壓印技術(shù)、柔性電子制造和智能結(jié)構(gòu)與微納仿生制造等方向形成了鮮明的研究特色。